[发明专利]一种玻璃纤维毡增强二氧化硅气凝胶及其制备方法

摘要

一种玻璃纤维毡增强二氧化硅气凝胶及其制备方法，其特征在于气凝胶原料由重量组分为40～70份的玻璃纤维毡、4～30份的二氧化硅气凝胶胶液、2～10份的改性剂和0.5～1份水溶性酚醛树脂溶液四部分组成；该气凝胶毡的制备方法包括下述顺序的步骤(1)制备溶胶溶液；(2)制备混合液；(3)制备玻璃纤维棉毡；(4)混合玻璃纤维和混合液；(5)陈化；(6)老化。本发明的有益之处为(1)提高了二氧化硅气凝胶材料的韧性和强度；(2)灵活的处理陈化和干燥工艺，使得气凝胶连续化生产成为可能；(3)优异的吸附性能，材料柔软、憎水性较好。

主权项

一种玻璃纤维毡增强二氧化硅气凝胶，其特征在于所述气凝胶原料由重量组分为40～70份的玻璃纤维毡、4～30份的二氧化硅气凝胶胶液、2～10份的改性剂和0.5～1份水溶性酚醛树脂溶液四部分组成；所述玻璃纤维毡密度为5～8kg /m3，纤维平均直径为0.5～3μm，长径比为20～300；所述二氧化硅气凝胶胶液各组分体积组分为：15～20份硅源前驱体∶25～150份无水乙醇∶1～4份水解催化剂∶2～6份凝胶催化剂∶30～60份蒸馏水；所述改性剂的各组分重量组分为：柔性丙烯酸10～35份、硅油0.5～3份、硅烷0.05～0.2份、硫酸铵0.5～6份、蒸馏水20～45份；所述水溶性酚醛树脂溶液浓度为15～20％，酚醛树脂分子量2000～3000：该玻璃纤维毡增强二氧化硅气凝胶的制备方法包括下述顺序的步骤：(1)将硅源前驱体、无水乙醇、水解催化剂和蒸馏水按比例混合，调节水解催化剂和蒸馏水的量控制pH 为3.5～4.5，得到溶胶溶液；(2)将硅油、硅烷按比例溶解于蒸馏水中，搅拌水解10～15h，按比例加入硫酸铵和柔性丙烯酸得到改性剂，并将改性剂与步骤(1)制备的溶胶溶液均匀混合制得混合液备用；(3)用高碱玻璃球在1250～1300℃条件下熔化拉制一次丝，控制1次丝直径为0.2～0.5mm，再通过260～300℃、280～320m/s的高速气流对一次丝进行二次拉丝，并通过集棉机收集和喷洒水溶性洒酚醛树脂溶液，经过210～220℃固化3～5min得到玻璃纤维棉毡；(4)将玻璃纤维棉毡裁减成所需要的形状和大小，放入可移动模具中，将步骤(2)制得的混合液与凝胶催化剂均匀混合制得二氧化硅气凝胶胶液，将二氧化硅气凝胶胶液注入可移动模具中，密封、抽真空、加热模具，使得气凝胶胶液在0.75～0.9MPa，30～40℃条件下静置10～30min，完成凝胶化处理；(5)将完成凝胶化处理的材料放入乙醇溶液中在40～50℃、密闭条件下浸泡陈化20～40h，得到玻璃纤维毡‑二氧化硅气凝胶复合材料；(6)将玻璃纤维毡‑二氧化硅气凝胶复合材料放置于烘箱中在60‑90℃、常压条件下老化24～50h，得到玻璃纤维毡增强二氧化硅气凝胶。